1

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-1

1011010110

01100 01100

0101101011

Reti di Calcolatori

IL LIVELLO RETE IN INTERNETProtocollo IP

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-2

1011010110

01100 01100

0101101011

Il Protocollo IP

IPv4

Datagram IP: formato

Indirizzi IP: formato

Protocolli di controllo

IP mobile

IP senza classe

IPv6

2

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-3

1011010110

01100 01100

0101101011

Internet

Internet è una collezione di reti basata su IP

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-4

1011010110

01100 01100

0101101011

Internet Protocol (IP)

Standard IPv4 specificato da IETF (Internet Engineer Task Force) come RFC 791, è diventato il più diffuso protocollo di livello 3.

E’ la base dell’attuale Internet.

Protocollo di tipo senza connessione:❍ I datagram contengono l’identità della destinazione, ❍ Ogni datagram viene spedito/gestito indipendentemente.

3

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-5

1011010110

01100 01100

0101101011

Datagram IP

Formato del datagram IP: 32 bit.

Un datagram IP consiste diun preambolo (header) di 20 byte fissi più 40 byte opzionali e una parte dati.

La lunghezza massima di un datagram IP è 65.535 byte. Di solito ha lunghezza pari a circa 1024 byte.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-6

1011010110

01100 01100

0101101011

Formato del preambolo IP

Version : numero di versione del protocollo (4 bit)

IHL : lunghezza preambolo (header) in parole di 32 bit, da 5 a 15 word.

Type of service :affidabilità e velocità richieste - ignorato dai router

Total length : lunghezza del pacchetto (inclusi dati), massimo 65.535 byte.

4

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-7

1011010110

01100 01100

0101101011

Formato del preambolo IP

Identification : identifica i frammenti di uno stesso pacchetto

DF don't fragment =1, non frammentare anche scegliendola via più lenta

MF more fragments =1, il pacchetto non è ancora finito

Fragment offset : indice del frammento nel pacchetto.

Time to live : contatore (iniz. 255) decrementato ad ogni hop (o sec)

se=0 il pacchetto viene scartato.

Protocol : codice del protocollo di livello transport per consegna dei dati

Header checksum : somma le parole dell’header e si complementa ad

uno si ricalcola ad ogni hop (time to live cambia)

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-8

1011010110

01100 01100

0101101011

Formato del datagram IP

Source address

Destination address

Options

solo cinque oggi definite

security: quanto è segreto il pacchetto;

strict source routing cammino da seguire

loose source routing lista di router da non mancare

record route ogni router deve inserire il suo indirizzo

timestamp e un timestamp.

5

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-9

1011010110

01100 01100

0101101011

Datagrammi IP

Possono essere ritardati

Duplicati

Distribuiti fuori ordine

Persi (e devono essere rispediti)

Possono cambiare percorso da pacchettoa pacchetto dello stesso messaggio (connectionless oriented)

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-10

1011010110

01100 01100

0101101011

Indirizzi IP: assegnazione

Un indirizzo IP non identifica un computer, ma una connessione computer-rete.

Un computer con connessioni multiple di rete (unrouter) ha assegnato un indirizzo IP per ogniconnessione.

Gli indirizzi sono assegnati alle interfacce di reteun host con N interfacce di rete (es. router connesso ad una LAN e ad N-1 linee punto-punto) ha N indirizziun host con una interfaccia di rete ha un unico indirizzo IP.

6

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-11

1011010110

01100 01100

0101101011

Indirizzi IP: dettagli

Sono divisi in due partinetwork: identifica la retehost: identifica host/interface

Assegnamento indirizzi univoci: autorità nazionali (NIC, Network Information Center) coordinate a livello mondiale.

Amministratore locale assegna un unico suffisso a host/interface.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-12

1011010110

01100 01100

0101101011

Classi Indirizzi IP

4 CLASSI DI FORMATOI bit iniziali determinanola classe, che a sua voltadetermina il confine traNetwork e Host.

Modo sintetico per esprimere indirizzi IP: rappresentare ogni bytein decimale usando punti come separatori.

Esempio: 196.115.29.73

7

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-13

1011010110

01100 01100

0101101011

Dimensioni delle Reti

La massima dimensione di una rete dipende dalla classe

Classe A grande : moltissimi hostClasse B media : molti hostClasse C piccola : al più 256 host.

La classe determina la dimensione di una rete

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-14

1011010110

01100 01100

0101101011

Indirizzi Speciali

Loopback: messaggi che non lasciano mai il computer locale.

Indirizzi non usati nei pacchetti:

Host locale

Un host della rete

Broadcast in una rete locale

Broadcast di una rete remota

Loopback

8

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-15

1011010110

01100 01100

0101101011

IP - Protocolli di Controllo

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Controllo dell’operatività delle sottoreti - scambio di messaggi fra i router. Messaggi ICMP:

• destination unreachable• redirect • echo request• timestamp request• echo reply• time exceeded• timestamp reply.

I messaggi ICMP sono incapsulati nei pacchetti IP.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-16

1011010110

01100 01100

0101101011

Tecniche di risoluzione degli indirizzi fisici

Ricerca tabellare: Le corrispondenze vengono memorizzate in tabelle.

Computazione in forma chiusa: Gli indirizzi di protocollo hanno un formato definito in modo tale da permettere il calcolo dell’indirizzo fisico.

Computazione distribuita: I calcolatori in rete si scambiano messaggi di richiesta di traduzione che vengono effettuate da altri già in possesso dell’indirizzo di protocollo.

9

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-17

1011010110

01100 01100

0101101011

IP - Protocolli di Risoluzione degli indirizzi

• ARP (Address Resolution Protocol)

deriva dall'indirizzo IP dell'host di destinazione, l'indirizzo di livello data link (es. Ethernet) necessario per inviare il frame.

• RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

trova quale indirizzo IP corrisponde a un dato indirizzo data link. Ad esempio deriva da un indirizzo Ethernet il corrispondente indirizzo IP.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-18

1011010110

01100 01100

0101101011

Protocolli di Routing in/tra Sistemi Autonomi

Interior Gateway Protocol (IGP)OSPF (Open Shortest Path First), di tipo link state - anche routing gerarchico per il routing tra gateway interni.

Exterior Gateway Protocol (IGP)BGP (Border Gateway Protocol) di tipo distance vector- può gestire politiche di instradamento configurate manualmente nei router- mantiene (e scambia) il costo e il cammino completo per le altre destinazioni.

10

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-19

1011010110

01100 01100

0101101011

Address Resolution Protocol (ARP)

Il protocollo IP incorpora il protocollo ARP per risolvere indirizzi IP a 32 bit in indirizzi Ethernet a 48 bit verso il livello data link.

Funziona tramite una comunicazione broadcast

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-20

1011010110

01100 01100

0101101011

Address Resolution Protocol (ARP)

Scambio di messaggi ARP tramite broadcast sulla rete:

1. Il calcolatore W trasmette in broadcast una richiesta ARPcontenente l’indirizzo IP di Y

2. Tutte le stazioni ricevono la richiesta

3. Y trasmette la risposta direttamente a W

11

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-21

1011010110

01100 01100

0101101011

Address Resolution Protocol (ARP)

Una volta che un indirizzo IP è stato risolto, ARP non registra permanentemente le associazioni, ma le memorizza in una tabella di cache.

In questo modo, prima di eseguire una risoluzione, ARP effettua una ricerca. In caso positivo nessun costo di risoluzione è richiesto.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-22

1011010110

01100 01100

0101101011

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Serve per determinare indirizzi IP da assegnare in maniera dinamica.

Permette agli host di ottenere un indirizzo IP dopo lo startup da un server.

Elimina costose configurazioni manuali.

Valida indirizzi IP sulla base di un predefinito periodo di affitto.

12

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-23

1011010110

01100 01100

0101101011

Routers e Indirizzamento

Negli indirizzi IP il prefisso identifica la rete e il suffisso l’hostNel router è necessario un indirizzo per connessione: in questo esempio ogni router ne ha due.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-24

1011010110

01100 01100

0101101011

Maschera di indirizzo

I router non mantegono mai le informazioni di instradamento circa tutti gli host presenti nella varie sottoreti, ma le ricavanoattraverso l’uso di maschere di indirizzo.

Tabella di instradamentodi R

Una maschera di indirizzo specifica quali bit della destinazionerappresentano il prefissio della rete.

R

13

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-25

1011010110

01100 01100

0101101011

IP mobile

Ogni sito che consente la presenta di host visitatori (mobili) deve avere un agente straniero.

Un host mobile si connette all’agente straniero e si registra.

L’agente straniero contatta l’agente base e gli spedisce l’indirizzo IP dell’agente straniero.

Questo sarà usato per le comunicazioni verso l’hostmobile.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-26

1011010110

01100 01100

0101101011

Indirizzamento IP: Problemi con le Classi

Crescita di Internet

Esaurimento di indirizzi

Spazio delle tabelle di routing

Overhead di comunicazione

14

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-27

1011010110

01100 01100

0101101011

Il futuro: un nuovo IP

IPv6 : IP versione 6 : successore di IP versione 4.

Principali requisiti di progetto·Aumento del numero di indirizzi·maggiore efficienza nei router (tavole più piccole, routing più veloce)·maggiore sicurezza ai dati riservati.

Principali differenze rispetto a IPv4· indirizzi di 16 byte -> 2 128 indirizzi IP, · header semplificato: 7 campi contro 13· funzioni di autentificazione e privacy, basate su crittografia.

Non completamente compatibile con IPv4: coesistenza decennale.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-28

1011010110

01100 01100

0101101011

Caratteristiche di IPv6

Lunghezza degli indirizzi, non più a 32 bit, ma a 128 bit: 3 × 1038 indirizzi.

Questo significa che sulla terra (oceani e mari compresi) verrebbero ad esistere 7 × 1023 indirizziIP per m2.

Indirizzi con 8 gruppi di 4 cifre esadecimali

ESEMPIO:917B:88C9:FFFF:FF00:0000:15EC:1296:FF0A

15

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-29

1011010110

01100 01100

0101101011

Caratteristiche di IPv6

Il formato dell’intestazione dei datagram è stato notevolmente semplificato. Quasi tutti i campi sono stati eliminati o modificati.

IPv6 prevede più di un intestazione. Con questa variazione è possibile creare intestazioni per ogni tipo di servizio ipotizzabile.

D. Talia D. Talia –– RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI -- UNICALUNICAL 4-30

1011010110

01100 01100

0101101011

Caratteristiche del preambolo IPv6

Traffic Class (Priority)distingue i tipi di pacchetti

Flow labelconnessioni con particolari esigenze

Payload lengthnumero di byte dopo il preambolo

Next Headerpreambolo successivo (se esiste)

Hop Limitnumero massimo di salti